翟菲

(上海巴安水務(wù)股份有限公司,上海 201715)

隨著國家環(huán)保力度的不斷加強以及企業(yè)自身對環(huán)保要求的不斷提高,使得企業(yè)廢水排放的要求越來越嚴(yán)格,那么對污水處理工藝的要求也就越來越高。對于不同的污水種類,應(yīng)結(jié)合污水的特性選擇不同的污水處理方法。因現(xiàn)有處理裝置無法達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn),故南纖公司決定對目前的廢水處理站的污水處理方法與工藝流程雙管齊下進(jìn)行改造升級。

1 工程概況

本次廢水處理站改造升級旨在最大程度保留原有處理設(shè)施,并應(yīng)用更先進(jìn)的工藝技術(shù),合理規(guī)劃廢水處理工藝流程,整合五期廢水裝置,以保證今后廢水處理設(shè)施穩(wěn)定高效運行與廢水的排放達(dá)標(biāo)。

南纖公司的廢水來源主要有6 種,分別為醋片廢水(來源于醋片生產(chǎn))；絲束廢水(來源于絲束生產(chǎn))；化水廢水(來源于除鹽水生產(chǎn))；生活廢水；循環(huán)水排污水(來源于循環(huán)水系統(tǒng))；脫硫廢水(來源于熱電生產(chǎn)的煙氣脫硫廢水),以上6 種廢水中,90%的CODCr 負(fù)荷來源于醋片廢水,醋片廢水一般進(jìn)入生化處理系統(tǒng)處理。表1 為污水系統(tǒng)排放量統(tǒng)計。

表1 污水排放量統(tǒng)計

2 常見污水處理方法

在污水處理方法的選擇上,應(yīng)綜合考慮污水中的污染物種類、排放量、處理程度、是否進(jìn)行回收等因素,常見的處理方法有以下幾種：

物理化學(xué)法是運用物理和化學(xué)的綜合作用凈化污水,具體有萃取、離子交換等。物化法具有設(shè)備要求低、操作便捷等優(yōu)點,但是處理后下的污染物無法完全被降解,而只是轉(zhuǎn)換了形態(tài),從液相轉(zhuǎn)移到固相或氣相；同時該方法只是簡單將水和污染物分離,沒有考慮到污染物的回收,后續(xù)會造成污染物堆積與二次污染問題。

高級氧化法(Advanced Oxidation Processes,簡稱AOPs) 作為一種新技術(shù),是近年來水處理領(lǐng)域的后起之秀,適用于有機污染物與難降解污染物的處理,其原理是在一定的溫度和壓力下產(chǎn)生高反應(yīng)活性的羥基自由基與污染物產(chǎn)生氧化反應(yīng),從而凈化污染物。羥基自由基采用加氧化催化劑、紫外線等方法產(chǎn)出。該方法的處理效率高、反應(yīng)時間快、場地需求小。但在反應(yīng)準(zhǔn)備階段的要求較高,如環(huán)境要求高,反應(yīng)器制造復(fù)雜,且成本極高[1]。

電化學(xué)法主要有電化學(xué)氧化和電凝聚等方法。主要通過電離分解污染物,從而去除難去除的物質(zhì)。它同時適用于有機、無機污染物的處理,尤其是一些無法生物降解的有機物；不止如此,在處理含重金屬污染物的廢水中,可回收其中的重金屬。與上面兩種處理方法相比,電化學(xué)法一般不用在處理過程中添加氧化劑等化學(xué)物質(zhì),且設(shè)備體積小、操作便捷。

生物法具體分為厭氧法、好氧法、生物酶法等。其原理是利用不同種類的微生物降解有機物,從而處理污水中溶解狀或膠狀的有機污染物。運用該方法處理廢水的所需能耗小、成本低,處理效率高的同時出水水質(zhì)好。但對輸入水質(zhì)的要求高,且處理流程復(fù)雜,并不適用于所有地區(qū)使用。

而本項目工藝優(yōu)化后的活性污泥法是在人工充氧條件下,培養(yǎng)并混合待處理污水與微生物群體,經(jīng)過一段時間形成活性污泥。利用其凝聚、吸附和氧化反應(yīng)來分解去除污染廢水中的有機污染物。分解作業(yè)完成后再分離污泥與水,水正常排除。污泥根據(jù)量的多少,按設(shè)定值回流到曝氣池,而多余部分排出系統(tǒng)[2]。

3 原污水處理站的缺陷及優(yōu)化過程

3.1 污水處理方法優(yōu)化

3.1.1 現(xiàn)行接觸氧化法的缺陷分析

現(xiàn)行污水處理工藝采用接觸氧化法,屬于生物膜法的一種,是由生物濾池和接觸曝氣氧化池演變而來的,適合低濃度污水的處理,一般進(jìn)水BOD5 應(yīng)控制在600mg/L 以下?，F(xiàn)行工藝存在以下幾個問題：第一,好氧污泥活性差；第二,污水中含有Mg2+,在偏堿性條件下易形成MgCO3、Mg(OH)2沉淀,在填料上結(jié)垢,影響填料污泥活性；第三,填料內(nèi)部處于厭氧狀態(tài)；第四,充氧不均勻；第五,曝氣池水面上、下溶氧差異大,易誤導(dǎo)曝氣操作。

根據(jù)前期現(xiàn)場調(diào)研數(shù)據(jù),填料中的污泥含水率為90%,即污泥濃度達(dá)到100g/L,填料內(nèi)部溶解氧實測小于1mg/L,為缺氧條件,而未與填料接觸的曝氣池污水溶解氧大于5mg/L。污泥的MLVSS/MLSS 僅為0.46,無機化程度高,說明污泥活性較差。

這是因為接觸氧化法剩余污泥只能自行脫落,不易排走,長期積累在填料當(dāng)中,在高污泥濃度下,水中的氧氣無法有效擴(kuò)散到填料內(nèi)部,造成填料內(nèi)活性污泥長期處于缺氧狀態(tài),而且剩余污泥不易排出,大量死泥殘留在填料當(dāng)中,填料中污泥的灰分越來越高,在加上偏堿性條件下形成MgCO3、Mg (OH)2結(jié)垢。導(dǎo)致污泥活性變差。表2 為接觸氧化曝氣池在日常作業(yè)中的運行數(shù)據(jù)。

表2 接觸氧化曝氣池運行數(shù)據(jù)

由表2 可得,該方法下各參數(shù)的實測值不滿足正常要求,因此接觸氧化法不再適用于該廠的污水處理工作中,需要探尋另一種更合適的污水處理法。

3.1.2 MBR 活性污泥法的選用

MBR 法是用膜替代傳統(tǒng)活性污泥法,二次沉淀池內(nèi)泥水分離可提高反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度,從3～5 g/L 提高到10～20 g/L,從而加快反應(yīng)速度,并不用顧慮污泥沉降和膨化的問題。MBR 法的基礎(chǔ)來自生物處理技術(shù)中的活性污泥法及物化處理技術(shù)中膜分離[3-4]。

活性污泥法、MBR 法與接觸氧化法的特點如表3 所示。經(jīng)過對比,三種方法各有優(yōu)劣。但由于本項目進(jìn)水COD 為 1500-2500mg/L 之 間, 對 應(yīng) 的 BOD 為800-1500mg/L 之間,而接觸氧化法適用的進(jìn)水BOD 范圍為150-300mg/L,過高的進(jìn)水BOD 會造成污泥增長過快,再加上廢水含有Mg2+離子,硬度較高,易造成填料結(jié)垢。

表3 污泥處理方法比較

現(xiàn)行的接觸氧化法經(jīng)長期運行,已嚴(yán)重影響處理效果,浪費能耗。MBR 法與活性污泥法為人工強化三相傳質(zhì),處理效率明顯高于接觸氧化法,適用于該公司成分單一可生化性高的廢水。在長時間運行之后,MBR 工藝因為沒有結(jié)垢問題,所以也可以避免填料更換的繁重工作量。

通過比較分析,將現(xiàn)行主體污水處理方法由接觸氧化法更換為為MBR 活性污泥法。

3.2 工藝流程優(yōu)化

3.2.1 現(xiàn)行單線串聯(lián)流程的缺陷

現(xiàn)行工藝流程中,有3 座并聯(lián)運行的一級曝氣池；一級曝氣池出水進(jìn)入二級曝氣池,二級、三級曝氣池各一座。雖然一級曝氣池分為三個并聯(lián)池子,但從嚴(yán)格意義上說,整個系統(tǒng)只有一條線串聯(lián),具體流程如圖1 所示,不能很好地適應(yīng)水量、水質(zhì)的變化,系統(tǒng)抗突發(fā)事件能力較低。當(dāng)2#、3# 曝 氣 池 故 障 維修時,廢水需要通過超越管排放,影響處理效果。

圖1 單線串聯(lián)流程圖

3.2.2 雙線并聯(lián)流程

將主體工藝從單線串聯(lián)優(yōu)化為雙線并聯(lián),以更好地應(yīng)對水質(zhì)、水量變化以及設(shè)備故障檢修等特殊情況。優(yōu)化后的主體工藝流程如圖2 所示。

圖2 雙線并聯(lián)流程圖

流程優(yōu)化后,預(yù)處理系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)中絕大多數(shù)水泵、鼓風(fēng)機沿用原有設(shè)備,新增設(shè)備包括廢水換熱器、風(fēng)源換熱器、曝氣盤、射流循環(huán)泵、射流器、內(nèi)置超濾膜、污泥深度脫水設(shè)備。

工藝流程改進(jìn)后的優(yōu)點有：

(1)增大調(diào)節(jié)池容積,便于調(diào)節(jié)水質(zhì)水量；

(2)空間上便于與預(yù)處理設(shè)施銜接；

(3)充分利用現(xiàn)有設(shè)施,無需新建構(gòu)筑；

(4)污水處理站功能區(qū)劃分更為清晰合理；

(5)曝氣池出水采用動力輸送,污堵可能性大幅度減小。

4 改造效果分析

改造后設(shè)備布置如圖3 所示。

圖3 設(shè)備布置圖

以醋片廢水的處理過程為例,經(jīng)過沉淀、除渣、換熱預(yù)處理之后進(jìn)入調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)出水進(jìn)入生化處理系統(tǒng)。曝氣池出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離,并加藥除磷,在曝氣池中填充填料,使填料表面長滿生物膜,當(dāng)廢水流經(jīng)填料層時,廢水在曝氣條件下和生物膜接觸,使廢水中有機物氧化分解而得到凈化。

本次改造取得顯著成效,從環(huán)保角度來看,活性污泥MBR 工藝能滿足COD 達(dá)標(biāo)排放的最低目標(biāo),由于一段好氧池采用了HJBR 射流曝氣加鼓風(fēng)曝氣的曝氣方式,有很強的抗沖擊負(fù)荷能力,所以80%以上的COD 在一段好氧池可被去除,大大減輕了后續(xù)工序的處理壓力。從能源消耗角度來看,改造后的能耗低于現(xiàn)有工藝的能耗,例如：曝氣池能耗比現(xiàn)行工藝減少18.96%,在一定程度上為工廠節(jié)約了資源消耗。

5 結(jié)論

隨著國家環(huán)保力度與可持續(xù)性發(fā)展理念的不斷加強,企業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格乃是大勢所趨。MBR活性污泥處理法可處理多種污水,且凈化能力強、處理效率高、穩(wěn)定性高。該工藝的引入著重解決了現(xiàn)有接觸氧化工藝填料堵塞,污泥活性差等問題,同時結(jié)合雙線并聯(lián)的流程優(yōu)化,成功完成了本次廢水處理站的改造工作,希望能夠給為相關(guān)單位提供參考。